FEMFAT by ECS

Magna Powertrainのグループ企業の１つであるEngineering Center Steyr (ECS)は、自動車の開発・製造分野における計算とシミュレーションのためのモジュラー型ソフトウェアソリューションを提供しています。同社のソフトウェアをお使いいただくことで、開発タスクと製造工程を調整して、効率と費用効果を高めることが可能になります。開発の初期段階において重要な領域を見極めて、各種工程とその流れをシミュレートすることができます。ECS ソフトウェアソリューションは業界をリードする世界中の自動車メーカーに導入されて成果を収め、多くの分野でサポートを提供しています。
Download Now! Enabled Solution: FEMFAT
Category: 疲労解析

FEMFATについて

FEMFATは、有限要素解析（FEA）にもとづいて、自動車部品（エンジン、ギアボックス、シャーシ、フレーム、車体構造）および機械設備の疲労寿命予測（FLP）を提供します。複雑な多軸荷重を考慮するほか、溶接線やスポット溶接、スチールやアルミに使われる自己穿孔型リベットについての評価も実行可能です。材料の可塑性や温度上昇（酸化）、クリープによる影響を考慮に入れて、部品にかかる熱および機械的負荷を評価することができます。

便利な機能

FEMFAT（有限要素法／FATigue）

FEMFATは時間と費用がかさむテストを実施するよりはるか前の、設計工程の初期段階で、構造物の疲労寿命について信頼に足る情報をエンジニアに提供します。これによって疲労危険部位を改善して重量の低減が可能になり、試作品の水準向上、ひいてはテスト回数の削減につながります

FEMFATの長い利用実績が、その卓越した信頼性を保証しています。当社の技術センターで１０年以上にわたって積み重ねてきた疲労に関連する約500のプロジェクト解析とテストが、ソフトウェア開発部門に貴重なフィードバックをもたらしてきました。これによってFEMFATは自動車業界をリードする疲労解析ソフトウェアのひとつとして、世界で広く受け入れられる素地が作られました。

ALCANからVOLKSWAGENまで、同社の顧客すべてにとって、効率の良さと高いクオリティは至上命令です。FEMFATは、材料の特性、切り欠き形状、平均応力、表面粗さ、温度場、可塑性、機械的／化学的表面処理、部品寸法、溶接線に特有の挙動、スポット溶接、自己穿孔型リベット、多軸荷重のほか、相互に影響しあう多くの重要な疲労について解明します。

FEMFATで得られた結果はFEポストプロセッサまたは「VISUALIZER」というモジュールを用いて、グラフィック表示することができます。結果データは、疲労損傷度、疲労安全率、静的安全率に加え、応力、応力比、多軸度などで構成されています。作成されるレコードファイルでは、各材料データ、計算条件、高負荷がかかるノードの応力テンソルなど、疲労に関する結果の詳細を確認できます。

手法と実績
EMFATで用いられている手法は、ドイツのFKMガイドラインやHück／Thrainer／SchützのS/N線図、局所応力‐ひずみ理論（ドイツ、ダルムシュタット工科大学）、溶接線評価のためのR1MS理論、スポット接合に関するECS独自の手法など、最新の科学的知見にもとづいています。このほか、有限要素法に利用できる手法として、切り欠き形状の影響を考慮する相対応力勾配を用いた計算手法や、複数の応力テンソルの相互作用を考慮する「クリティカルカッティングプレーン」手法などが開発されて、FEMFATに用いられています。

これらの仮説はいずれも、膨大な回数の試験と疲労解析結果とを比較する形で検証が行われ、長年使用を重ねるなかで実用性が証明されています。

用途
FEMFATは部品の安全動作に関して、迅速かつ信頼できる解を提供してくれる総合的なツールです。FEMFATでは、有限要素法という専門分野で培ったノウハウ、材料特性評価および疲労試験の技術の融合を実現しています。GUIが段階を追って手順を分かりやすく案内してくれます。わずかな設定を行うだけで、疲労解析計算を実行させることができます。

メリット
  • 構造物について信頼性のある疲労寿命予測を提供して、疲労危険部位を改善。
  • 最適化した結果をグラフィック表示して、重量を軽減した高水準の試作品作成を実現、テスト回数の削減へ。
  • 疲労に影響を及ぼす複合的な要素を考慮（切り欠き形状、平均応力、製造技術など）
  • 各種有限要素法解析ソフトウェアに幅広く対応。
  • FKMガイドラインにもとづく材料データ。
  • 解析結果は自社試験施設で実施した膨大な回数のテストにより検証済。
  • 自動車業界の疲労解析におけるリーディング ソフトウェア。

適用分野

FEMFATは有限要素法にもとづいて、以下を始めとする部品の疲労解析と最適化を実現します。
  • エンジンクランクケース、シリンダーヘッド、クランクシャフト、コンロッド
  • アクスルおよびサスペンション部品
  • スポット接合による車体組立、シャーシ構築
  • トランスミッション ハウジングおよびトランスミッション部品
  • 溶接されたスチールおよびアルミ構造物
  • トラクター、トラック、バス、鉄道輸送システム、クレーンなどの軽量フレーム

各種モジュール

FEMFAT BASIC: 有限要素法にもとづき、部品の疲労寿命／損傷度、耐久性安全率を予測するソフトウェア。総括的な有限要素インターフェースと材料データベースを搭載。

FEMFAT PLAST: 局所で塑性変形が生じた場合の、平均応力再配分による影響を考慮するソフトウェアモジュール。

FEMFAT MAX: 多軸入力MultiAXially による負荷のかかった部品の疲労を、荷重の時刻暦または応力状態の経過を用いて解析するためのソフトウェアモジュール。

FEMFAT WELD: スチールおよびアルミの溶接線の疲労を、切り欠き形状の影響を考慮した応力解析法および各種規格DIN 15018、EUROCODE 3および9、BS 7608、IIW）を用いて解析するためのソフトウェアモジュール。

FEMFAT SPOT: 有限要素シェル構造におけるスポット接合（溶接、リベット）箇所の疲労を予測するためのソフトウェアモジュール。

FEMFAT BREAK: 静的安全率を評価するためのソフトウェアモジュール。

FEMFAT STRAIN: 測定された引張歪みによる損傷を評価し、有限要素解析とテストで得られた応力を比較するためのソフトウェアモジュール。

FEMFAT VISUALIZER: 有限要素モデル、疲労計算結果、インポートした各種応力に加え、応力変化のアニメーションを表示するための、高速3次元ポストプロセッサ。

FEMFAT HEAT: 熱機械的疲労が部品（シリンダーヘッド、排気マニホールドなど）にもたらす低サイクル疲れを解析するためのソフトウェアモジュール。

製品仕様

アプリケーション名 搭載モジュール 動作環境
FEMFAT FEMFAT BASIC
FEMFAT PLAST
FEMFAT MAX
FEMFAT BREAK
FEMFAT WELD
FEMFAT SPOT
FEMFAT HEAT
FEMFAT STRAIN
FEMFAT VISUALIZER 		Windows（32ビット）X86
Linux（32ビット）X86
Windows（64ビット）X86-64
Linux（64ビット）X86-64
Linux（64ビット）Itanium2
HP/UX、Itanium2
HP/UX、PA-RISC
AIX、Power